【正文】 10 滾珠絲杠副的工作原理及特點 在數控機床進給系統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來改善摩擦特性。 179。 操作步驟為：拆除原 CA6140 車床的傳動機構（進給箱、溜板箱、傳動絲杠、光杠、操作絲杠），利用原機床進給箱的安裝孔和銷釘孔，安裝步進電 機減速箱體，滾珠絲杠仍安裝在原絲杠的位置，兩端仍采用原固定方式（一端固定、一端浮動）。 、橫向機動進給的傳動路線表達式為 量 (32種 ) 5 8 3 3 6 3 1 0 0 2 5 2 5 3 6 2 8 3 6 3 2 4 4 0 2 8 2 . 5 1 25 8 3 3 1 0 0 7 5 3 6 3 6 2 5 5 6 3 2 5 6 2 9 4 8 8 0f I i i m m?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?縱 基 倍主 軸? 基 倍 (64種 ) 5 8 3 3 6 3 1 0 0 2 5 2 5 3 6 2 8 3 6 3 2 4 4 0 4 8 5 9 55 8 3 3 1 0 0 7 5 3 6 3 6 2 5 5 6 3 2 5 6 2 9 4 8 4 8 1 8f I i i m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?縱 基 倍主 軸 ? 基 倍 橫向機動進給量為縱向機動進給量的一半。運動由齒輪副 2856 及聯軸節(jié)傳至光杠 XIX，再由光杠通過溜板箱中的傳動機構，分別傳至齒輪齒條機構或橫向進給絲杠 XXVII，使刀架做縱向或橫向機動進給。 、橫向進給機構 車削內、外圓柱表面時，可使用機動的縱向進給車削端面時，可使用機動的橫向進給。 M1 處于中間，則Ⅰ軸空轉，即不傳動左邊的 z51 和 z56，也不傳動右邊的 z50，Ⅱ軸的運動通過Ⅱ —— Ⅲ軸之前的三對傳動副「 4139 ， 2258 ， 3050 」傳動Ⅲ軸，Ⅲ軸有兩條路線可傳動主軸，即通過Ⅵ 軸上的 M2 ， M2 向左滑移至 z63 與 z50 嚙合，使得Ⅲ軸通過﹝ 2080 ， 5050 ﹞ 直接傳動主軸Ⅵ軸，實現主軸高速轉動，即為 450～ 1400r/min。 4 在車削加工過程中切屑和刀具之間的劇烈擠壓和摩擦，以及刀具與工件之間的摩擦，產生了大量的切削熱，但大部分熱量被切屑帶走，所以CA6140在加工過程中一般可以不使用切削液。車床的工藝范圍又較廣泛，因此 CA6140 車床使用十分廣泛。也可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋、套螺紋和滾花等工作。 絲杠與光杠：用以聯接進給箱與溜板箱，并把進給箱的運動和動力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運動。加工范圍較廣，適合于中小型的各種軸類和盤套類零件的加工；能車削內外圓柱面、圓錐面、各 種環(huán)槽、成形面及端面；能車削常用的米制、英制、模數制及徑節(jié)制四種標準螺紋，也可以車削加大螺距螺紋、非標準螺距及較精密的螺紋；還可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、滾花和壓光等工作。事實證明：機床的數控化改造可以為企業(yè)帶來可觀的經濟效益。因此，數控機床適用于零件頻繁更換的場合。機械制造業(yè)提供的裝備水平對國民經濟各部門的技術進步有著很大的和直接的影響。機械制造業(yè)的規(guī)模的水平是反映國民經濟實力和科學技術水平的重要標志。也就是適合單件、小批生產及新產品的開發(fā)，縮短了生產準備周期，節(jié)省了大量工藝設備的費用。 根據我國機床擁有量大、生產規(guī)模小的具體國情 ,采用經濟型數控系統(tǒng)對普通機床進行數控化改造 ,對提高我國機械加工的數 控化率 ,提升擁有大量普通機床的國有企業(yè)的加工能力 ,具有重要的意義。 CA6140型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設置的，在進行工件的其他表面 車削時，只用光杠，不用絲杠。其典型 3 如圖 12所示。 CA6140 車床的加工特點 1 加工范圍較大。 圖 12車床加工的典型零件 4 5 在一般 情況下，這種機床多用于粗加工和半精加工 CA6140 車床的傳動系統(tǒng)，由主運動傳動系統(tǒng)、車螺紋進給傳動系統(tǒng)組成，見圖 13。若 M2 向右結合，Ⅲ軸通過﹙ 2080 ， 5150 ﹚傳動Ⅳ軸，Ⅳ軸通過﹝ 2080 ， 5150 ﹞傳動Ⅴ軸， Ⅴ軸通過 2658 傳動Ⅵ軸（主軸） ，其傳動路線表達式為 6 CA6140 型臥 式車床的螺紋進給傳動系統(tǒng)可車削米制，模數制，英制和徑節(jié)制 4 種標準螺紋，另外還可以加工大導程螺紋，非標準螺紋及較精密螺紋以及右旋，左旋螺紋。為了減少絲杠的摩孫和便于操作，保證螺紋傳動鏈的精度，機動進給傳動鏈不用絲杠及開合螺母傳動。溜板箱內的雙向齒式離合器 8M 及 9M 分別用于縱、橫向機動進給運動的接通、斷開及控制進給方向。 在 CA6140 車床上加工零件時，為了縮短輔助時間，提高生產效率：刀架可實現機動縱向、橫向快速移動。由于滾珠絲杠的摩擦系數小于原絲杠，所以縱向進給機構整體剛性優(yōu)于從前，所以采用一級齒輪減速裝置。 = 又∵切削力 P切 = 31060cFv? （ 22） 式中 FC —— 主切削力（ N） V—— 最大切削速度（ m/min） 。滾珠絲杠副是一種在絲杠與螺母間裝有滾珠作為中間元件的絲杠副，其結構原理如圖 21 所示。 ②摩擦力小 因靜、動摩擦因數小，因而傳動靈敏、運動平穩(wěn)、低速不易爬行、隨動精度和定位精度高。 ⑤使用壽命長 滾珠絲杠副采用優(yōu)質合金鋼制成，去滾道表面淬火硬度達 6060HRC，表面粗糙 度值小，而且是滾動摩擦，故磨損很小、使用壽命長。 滾珠絲杠副的循環(huán)方式 常用的循環(huán)方式有外循環(huán)和內循環(huán)兩大類，滾珠在 循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)：始終與絲杠保持接觸的稱為內循環(huán)。 珠絲杠副的選用 滾珠絲杠副的選擇主要是工件負載必小于滾珠絲杠的額定動負載 Cm(N)即必須滿足 CCm。這個軸向負載的最大值 Cm，即為滾珠絲杠桿副所能承受的最大當量動載荷 Cm 3 Mwm aLF fC f? （ 24） 式中： wf —— 運轉系數 af —— 精度系數 ∴ 3 Mwm aLF fC f?= 3 4 5 1 .5 2 2 5 1 4 .80 .9?? = 根據 CCm的原則，查 《機械設計手冊》化學出版社出版，第三章第 3卷，（ P1221） [ 4 ]選取滾軸絲桿的型號為： 左，坐標直徑為 40mm，即外循環(huán)，齒差調隙式，一圈 。 21m ax 2 1wdf EIF lf?? （ 26） 式中 E—— 絲桿材料彈性量，對綱 E=179。 ① 絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 。 211 1 . 7 9 1 0 0 . 0 0 4 444 mm?? ?? ? ? ? ? ? ② 滾珠與螺紋接觸變形量 2? ，此項變形占總變形量的比重也教大，當對絲杠加有預緊力且預緊力為軸向最大載荷的 1/3 時，之值可減少一半， 又∵ 2 01 3 mwyFd F Z??? （ 29） 式中 mF —— 軸向工作載荷（ N） yF —— 預緊力 wd —— 滾珠直徑 Z? —— 滾珠數量其為圈數 K列數 Z每圈螺紋滾道內的滾珠數 17 外循環(huán) Z= 0 3wdd? ? d0 —— 滾珠絲杠公稱直徑 2 23 01 3 mwyFd F Z??? =23 ( )?? ?????? 據上所訴，實際變形量為 : 22 2????= ③ 支撐滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形 3? 支撐滾珠絲杠的軸承為 8107 型推力軸承，幾何參數 d1 =35mm，滾球直徑 mm? 滾動體數量 QZ =18 軸承的軸向接觸變形 3? 為： 3 223 mZdF?? （ 210） 2 2333 22 2 5 1 4 . 80 . 0 0 4 0 . 0 0 2 4 0 . 0 0 2 4 3 . 1 3 1 6 0 . 0 0 7 5 1 66 . 3 5 1 8mF mmdZ? ? ? ? ??mm 因施加預緊力，故實際變形量 3311 0 . 0 0 7 5 1 6 0 . 0 0 3 7 5 822??? ? ? ? ?mm 注意 mF 單位為 kg ∴總變形量 ? =1? +?2+? 3 =++0041+= 18 又有前面已知條件可得： ＜ 。 I= 21ZZ =5 404 32? 因進給運動齒輪受力不大。 條件是： 1〈 MJJ 〈 4 式中： MJ —— 伺服電動機轉子的轉動慣量（ ）可有伺服電動機技術手冊查出。 = （ 3）、等效轉動慣量為： J=J1 + 220122( ) ( ) ( )2S LZ WJJZG ????????? （ 211） J=J1 + 220122( ) ( ) ( )2S LZ WJJZG ????????? =+ ( 3 2 8 0 0 0 . 6) ( 6 . 2 7 2 3 . 1 7 5 ) ( )4 0 9 . 8 2 3 . 1 4?? ? = 負載轉矩計算及最大靜轉矩的選擇 機床在不同的共況下，其所需轉 21 矩不同， （ 1）快速空載起動時所需轉矩 是： 將已知數據代入， m a xm a x 0 2 4 0 0 0 . 7 53 6 0 0 . 0 1 3 6 0bpvn ?? ? ? ??=500r/min 考慮了電動機轉子的轉動慣量以后，傳動系統(tǒng)折算的電動機軸上的總轉動慣量 J總 =JM +J=10+ = Mamnx 2m a x2 1 0 3 2 .5 1 360 anJ t? ?? ? ? ?總 179。 查資料得，步進電機為五項十帕時，m ax0. 95 1qjMM? ?? 步進電動機最大靜轉矩 maxjM = 6 2 6 . 1 7 9 6 5 8 . 4 . 6 . 5 8 .0 . 9 5 1 0 . 9 5 1M N c m N m? ? ?起 按次最大靜力矩， 150BF002型步進電機最大靜轉距為 .Nm大于所需最大靜力矩，可作為出選型號。㎝，遠遠不能滿足此機床所要求的空載起動力矩（ 178。 橫向進給系統(tǒng)主要分為切削力的計算、滾珠絲杠副的選擇、減速 齒輪的設計、步進電機的確定等。 FX =（ ～ ） F z =2808179。 1404+600) = 壽命 L 最大切削里 F 的進給速度 Vs 可取最高進給速度的 1/2——1/5（取為 1/3），縱向最大進給速度為 ,絲杠導程 Lo=6mm，則絲杠轉速為： 01100 0 3 205vsn L ??? ? ?r/min 絲杠使用壽命時間一般為 15000h，則絲杠的壽命 L為 L=66010nT=660 20 150010??=18 載荷 Cm 當量動載荷 Cm選用滾珠絲杠直徑 do時，必須保證絲杠工作時，在一定的軸向載荷作用下，絲杠在運轉 106 轉后，在它的滾道上下產生疲勞點濁現象。 傳動功率 ? 滾軸絲桿副的傳動功率為： ? =tgr/tg（ r+ ? ）= 002 43(2 43 10 )ggtt ???? = 式中： r—— 絲杠的螺紋升角 ? —— 摩擦角。 f1 —— 絲杠的支承方式系數， f1 = fwd —— 許用穩(wěn)定性安全系數， fwd =3 I—— 絲杠截面慣性矩（ m4 ） I= 4164d?= ? = 10?? m4 d 1 —— 絲 杠 螺 紋 底 徑 （ m ）， d 1 =d 0 w = 179。其實際變形為 ?? 。因橫向留板空間限制，不宜再加大滾珠絲杠直徑，故采取貼速導軌減小摩擦力，從而取減小最大牽引力。 1404+600) = ①、絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 。 21111 2 . 5 2 1 0 0 . 0 0 6 344 mm?? ?? ? ? ? ? ? ②、滾珠與螺紋接觸變形量 2? ，此項變形占總變形量的比重也教大，當對絲杠加有預緊力且預緊力為軸向最大載荷的 1/3時，之直可減少一 32 半， 又∵2 01 3 mwyFd F Z??? 式中 mF —— 軸向工作載荷（ N） yF —— 預緊力 wd —— 滾珠直徑 Z? —— 滾珠數量其為圈數 K列數 Z每圈螺紋滾道內的滾珠數 外循環(huán) Z= 0 3wdd? ? d0 —— 滾珠絲杠公稱直徑 2 01 3 mw